Je kvantová gravitace otištěná do rozpínání vesmíru? Kredit: Unsplash/CC0 Public Domain.

Obecná relativita a kvantová mechanika zůstávají nesmiřitelnými protiklady. Fyzici se je už téměř celé století snaží sjednotit do kvantové gravitace, zatím se to ale velmi frustrujícím způsobem nedaří. Podobně nepřístupná je i temné energie, o níž se předpokládá, že stojí za zrychlujícím se rozpínáním vesmíru.

Fyzik Savvas Koushiappas z americké Brown University navrhuje, že kvantová gravitace s temnou energií mohly být dvě stránky jedné mince. Temná energie by podle něj mohla být přirozeným vedlejším důsledkem kvantové gravitace, která působí přímo na geometrii prostoru.

Savvas Koushiappas. Kredit: Brown University.

Gravitace a kvantová mechanika utvářejí vesmír na protikladných škálách. Zatímco kvantová mechanika obvykle popisuje svět subatomárních částic, gravitace formuje ty největší známé struktury, jako jsou kupy galaxií a kosmická vlákna. Oba tyto koncepty obstály v mnoha experimentech, vždy ale buď jeden nebo druhý. Extrémní situace, v nichž by se měly uplatňovat oba současně, například uvnitř černé díry, ale zůstávají mimo dosah našich experimentů.

Koushiappas ve své studii zvolil poněkud odlišný přístup. Vychází z povědomě znějícího předpokladu, že nemůžeme současně s dokonalou přesností určit velikost vesmíru a rychlost jeho rozpínání. Tento předpoklad odráží zásadní nejistotu, která řídí kvantový svět. Když ji aplikujeme na vesmír jako celek, nepatrně změní rovnice popisující, jak by se mělo v průběhu času vyvíjet rozpínání vesmíru. Pozoruhodné je, že po této změně se lze dostat k takovému zrychlování rozpínání vesmíru, jaké kosmologové v současnosti připisují temné energii, kterou si kvůli tomu museli vymyslet.

Rozpínání vesmíru se zrychluje. Kredit: Ann Feild (STScI), Wikimedia Commons,

Současně by prý by tento makroskopický otisk kvantové gravitace mohl rovněž nahradit singularitu v okamžiku Velkého třesku, s jejímž vysvětlením si kosmologové již dlouho lámou hlavu. Koushiappasův návrh předpokládá, že Velký třesk nevycházel z bodu s nekonečnou hustotou, ale že byl odrazem po předchozí fázi smršťování vesmíru.

Pokud má Koushiappas pravdu, mohl by nabídnout elegantní vysvětlení původu temné energie. Na rozdíl od mnoha současných teorií o temné energii by totiž nebylo nutné hledat nějakou dosud neobjevenou divnou částici nebo exotické fyzikální pole. Temná energie by místo toho byla vlastností samotného prostoru, která se nám skrývá přímo před očima v našich pozorováních vesmíru.

Koushiappas přitom uznává, že jeho myšlenka musí ještě dozrát. Zatím zbývá řada otevřených otázek. Brzy by ale mohlo dojít na konkrétní testy. Připravovaná pozorování pomocí zařízení DESI, vesmírného dalekohledu Euclid nebo třeba observatoře Very C. Rubinové by mohla prozradit, zda je uvedený kvantový otisk skutečně obsažen v rozpínání vesmíru.

Video: Black Holes - 2020 Nobel Prize in Physics Panel Discussion and Q&A (Hosted by BTPC & CFPU)

Literatura

Phys.org 20. 8. 2026.

Physical Review D 114: 043525.